1.一種基于智能搜索的定制公交線網(wǎng)優(yōu)化方法,其特征在于,包括如下步驟:
S1、通過網(wǎng)絡(luò)終端獲取乘客出行需求數(shù)據(jù),并構(gòu)建乘客需求數(shù)據(jù)庫;
S2、構(gòu)建滿足定制公交的評價指標(biāo)數(shù)學(xué)模型及約束條件;
S3、基于乘客出行站點人數(shù)進(jìn)行站點降序排序,以乘客出行站點人數(shù)排列前N位的站點對為基礎(chǔ),構(gòu)建定制公交的備選線路集的起點和N個備選線路集的初始化線路,站點對指的是乘客需求的起點和終點;
S4、在N個備選線路集的初始化線路的基礎(chǔ)上,結(jié)合公交站點GIS和站點乘客需求,構(gòu)建備選線路集,備選線路集中單條線路站點數(shù)最多為K;
S5、在備選線路集的基礎(chǔ)上,以乘客直達(dá)率作為適應(yīng)度函數(shù),采用遺傳算法搜索滿足定制公交評價指標(biāo)數(shù)學(xué)模型的定制公交線網(wǎng),乘客直達(dá)率指的是定制公交線路運送的總?cè)藬?shù)/線路的總時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能搜索的定制公交線網(wǎng)優(yōu)化方法,其特征在于,步驟S1中通過網(wǎng)絡(luò)終端獲取乘客出行時間和地點,以乘客出行數(shù)據(jù)作為構(gòu)建定制公交線網(wǎng)的數(shù)據(jù),并構(gòu)建乘客需求數(shù)據(jù)庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能搜索的定制公交線網(wǎng)優(yōu)化方法,其特征在于,步驟S2中以乘客直達(dá)率作為定制公交評價的最高指標(biāo)來構(gòu)建定制公交評價指標(biāo)數(shù)學(xué)模型,評價指標(biāo)數(shù)學(xué)模型及約束條件如下:
數(shù)學(xué)模型:
其中:P表示直達(dá)率最大;Z表示線路的數(shù)量;n表示所有的站點;Hij代表兩個站點間運輸?shù)某丝土?;Xij代表匹配站點,如兩個站點匹配則為1,反之為0;Yij代表兩個站點間是否存在線路,如果這兩個站點間有線路通過則為1,反之為0;Lij代表兩個站點間的運行時間;
約束條件:
其中:L為單條線路的總長度;Lmin、Lmax代表單條線路的最小、最大長度,;Sf代表首末匹配站點對集合;S代表出行需求高于預(yù)設(shè)值的匹配站點對集合;num(l)代表單條線路l上站點個數(shù);K為線路中站點個數(shù)最大值;N為同一個站點經(jīng)過線路的條數(shù);為換乘次數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于智能搜索的定制公交線網(wǎng)優(yōu)化方法,其特征在于,所述Lmin可以取5km,所述Lmax可以取15km。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能搜索的定制公交線網(wǎng)優(yōu)化方法,其特征在于,步驟S3中以乘客需求人數(shù)排列前N的站點對的起點作為備選線路集中線路的起點,以該起點對應(yīng)終點為備選線路集的初始化線路的終點,構(gòu)建N個備選線路集的初始化線路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能搜索的定制公交線網(wǎng)優(yōu)化方法,其特征在于,步驟S4中,每個備選線路集都只含有一條具有兩個站點的初始化線路,以這條具有兩個站點的初始化線路為基礎(chǔ),分別構(gòu)造總站點個數(shù)為3,4,5……k的單條線路;尋找滿足每條線路中站點的方向性要求,且線路站點的非直線比在一定范圍內(nèi)的單條線路,組成新的備選線路集;站點的方向性即保證線路中的站點與乘客需求數(shù)據(jù)庫中的站點對的方向一致性,非直線比即任意兩點站點的實際距離/兩站點的空間距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于智能搜索的定制公交線網(wǎng)優(yōu)化方法,其特征在于,線路總站點個數(shù)為i+1的線路可以是在線路總站點個數(shù)為i的所有線路上增加1個站點,以線路總站點個數(shù)為i的線路中所有站點為起點,查詢該起點在乘客需求數(shù)據(jù)庫中具有乘客出行需求的對應(yīng)終點,將該終點依次插入線路總站點個數(shù)為i的原查詢線路;
或者線路總站點個數(shù)為i+1的線路可以是在線路總站點個數(shù)為i-1的所有線路上增加2個站點的基礎(chǔ)上生成,基于站點GIS方法,通過站點數(shù)據(jù)庫查詢總站點個數(shù)為i-1的線路中所有的站點的周圍站點,然后查找所有周圍站點在乘客需求數(shù)據(jù)庫中具有乘客出行需求的對應(yīng)終點,即以所有周圍站點為起點,找到對應(yīng)終點,同時滿足終點不在原來線路中,將所有滿足條件的周圍站點與其對應(yīng)終點依次插入線路總站點個數(shù)為i-1的原查詢線路,周圍站點指的是該站點一定半徑內(nèi)的所有站點;
以其中兩個站點構(gòu)成的初始化線路為基礎(chǔ),即i=2,構(gòu)建滿足條件的i+1=3個站點的線路;
以其中兩個站點構(gòu)成的初始化線路為基礎(chǔ),即i=2,構(gòu)建滿足條件的i+2=4個站點的線路;同時以3個站點線路為基礎(chǔ),即i+1=3,構(gòu)建滿足條件的i+1+1=4個站點的線路;
以當(dāng)前所有3個和4個站點的線路為基礎(chǔ),對每條線路按照上述步驟構(gòu)造滿足條件的i+2=5和i+1+1=5個站點的線路,依次直到找到站點個數(shù)為K的線路停止;
繼續(xù)對剩余的N-1個初始化線路進(jìn)行搜索,找到對應(yīng)的備選初始線路,構(gòu)成N個備選線路集。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于智能搜索的定制公交線網(wǎng)優(yōu)化方法,其特征在于,步驟S5中以定制公交評價指標(biāo)數(shù)學(xué)模型作為適應(yīng)度函數(shù),在備選線路集的基礎(chǔ)上,采用遺傳算法搜索滿足定制公交評價指標(biāo)數(shù)學(xué)模型的最終定制公交線網(wǎng),步驟如下:
S5-1、初始化基本參數(shù);
S5-2、編碼:對備選線路集中的公交線路進(jìn)行二進(jìn)制編碼,即通過值為i的二進(jìn)制值表示每個備選線路集中的第i條線路,依次連接N個二進(jìn)制編碼構(gòu)建染色體,染色體的長度由二進(jìn)制的位數(shù)及N決定;
S5-3、初始群體的生成:通過隨機產(chǎn)生染色體構(gòu)建初始化種群;
S5-4、適應(yīng)度評價:利用定制公交數(shù)學(xué)模型即乘客直達(dá)率來作為適應(yīng)度函數(shù)計算,以適應(yīng)度作為遺傳算法搜索原則,用來保證搜索到的定制公交線網(wǎng)乘客直達(dá)率最大;
S5-5、選擇:將選擇算子作用于群體,基于輪盤法選擇下一代種群,同時結(jié)合精選原則,將適應(yīng)度最大的染色體直接作為下一代,針對剩余的染色體進(jìn)行交叉變異操作;
S5-6、交叉:將交叉算子作用于群體,通過雙點交叉的方式對隨機產(chǎn)生的兩條染色體進(jìn)行交叉,如果交叉后的染色體適應(yīng)度值比父代染色體中的染色體值都要大,則交叉后染色體保留,否則保留父代染色體;
S5-7、變異:將變異算子作用于群體,通過單點變異的方式對染色體的某個基因進(jìn)行變異;
S5-8、群體經(jīng)過選擇、交叉、變異運算后得到下一代群體;
S5-9、終止條件判斷,若當(dāng)前循環(huán)次數(shù)小于迭代次數(shù),則轉(zhuǎn)到步驟S5-4;反之則以進(jìn)化過程中所得到的具有最大適應(yīng)度的個體作為最優(yōu)解輸出,終止運算。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于智能搜索的定制公交線網(wǎng)優(yōu)化方法,其特征在于,步驟S5-2中設(shè)定公交線路最多的集合的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)為所有集合的標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制位數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于智能搜索的定制公交線網(wǎng)優(yōu)化方法,其特征在于,步驟S5-3中如果定制公交線網(wǎng)中的任意幾條線路含有相同的站點對,則計算適應(yīng)度函數(shù)時,對應(yīng)的定制公交線路運送的總?cè)藬?shù)只計算一次該站點對運送的乘客需求人數(shù),依次處理定制公交線網(wǎng)中的所有相同的站點對。